高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第七節(jié) 動(dòng)能和動(dòng)能定理課件 新人教版必修2.ppt

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第七節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理 第七章機(jī)械能守恒定律 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 明確動(dòng)能的表達(dá)式及其含義 2 會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律推導(dǎo)出動(dòng)能定理 3 理解動(dòng)能定理及其含義 并能利用動(dòng)能定理解決有關(guān)問(wèn)題 第七章機(jī)械能守恒定律 一 動(dòng)能的表達(dá)式 閱讀教材P71 P72 2 單位 國(guó)際單位制單位為 1J 1 1 3 標(biāo)矢性 動(dòng)能是標(biāo)量 只有 焦耳 N m kg m2 s2 大小 拓展延伸 解疑難 2 瞬時(shí)關(guān)系 動(dòng)能和速度均為狀態(tài)量 二者具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 3 變化關(guān)系 動(dòng)能是標(biāo)量 速度是矢量 當(dāng)動(dòng)能發(fā)生變化時(shí) 物體的速度 大小 一定發(fā)生了變化 當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí) 可能僅是速度方向的變化 物體的動(dòng)能可能不變 1 1 速度大的物體動(dòng)能也大 2 某物體的速度加倍 它的動(dòng)能也加倍 3 兩質(zhì)量相同的物體 動(dòng)能相同 速度一定相同 4 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 速度改變 動(dòng)能不變 二 動(dòng)能定理 閱讀教材P72 P74 1 內(nèi)容 力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功 等于物體在這個(gè)過(guò)程中 動(dòng)能的變化 Ek2 Ek1 拓展延伸 解疑難 動(dòng)能定理的適用范圍1 動(dòng)能定理既適用于恒力作用過(guò)程 也適用于變力作用過(guò)程 2 動(dòng)能定理既適用于物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況 也適用于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況 3 動(dòng)能定理的研究對(duì)象既可以是單個(gè)物體 也可以是幾個(gè)物體所組成的一個(gè)系統(tǒng) 4 動(dòng)能定理的研究過(guò)程既可以是針對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某個(gè)子過(guò)程 也可以是針對(duì)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程 5 表達(dá)式中的v為相對(duì)同一參考系的速度 沒(méi)有特殊說(shuō)明 都是指相對(duì)于地面 2 1 合外力做功不等于零 物體的動(dòng)能一定變化 2 物體的速度發(fā)生變化 合外力做功一定不等于零 3 物體的動(dòng)能增加 合外力做正功 1 動(dòng)能的標(biāo)矢性 動(dòng)能是標(biāo)量 只有大小沒(méi)有方向 動(dòng)能的取值可以為正值或零 但不會(huì)為負(fù)值 2 動(dòng)能的瞬時(shí)性 動(dòng)能是狀態(tài)量 描述的是物體在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 速度變化時(shí) 動(dòng)能不一定變化 但動(dòng)能變化時(shí) 速度一定變化 3 動(dòng)能的相對(duì)性 由于瞬時(shí)速度與參考系有關(guān) 所以Ek也與參考系有關(guān) 在一般情況下 如無(wú)特殊說(shuō)明 則取大地為參考系 對(duì)動(dòng)能與動(dòng)能變化量的理解 4 動(dòng)能與動(dòng)能變化量是兩個(gè)不同的概念 動(dòng)能描述的是物體在某一時(shí)刻或某一位置所具有的能量狀態(tài) 具有瞬時(shí)性 是個(gè)狀態(tài)量 動(dòng)能變化量則是指物體的末動(dòng)能減去初動(dòng)能 即Ek2 Ek1 描述的是從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能變化量 即對(duì)應(yīng)一個(gè)過(guò)程 自選例題 啟迪思維 1 關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解 下列說(shuō)法正確的是 A 動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式 凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B 相對(duì)不同參考系 同一物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能相同C 一定質(zhì)量的物體 動(dòng)能變化時(shí) 速度一定變化 但速度變化時(shí) 動(dòng)能不一定變化D 動(dòng)能不變的物體 一定處于平衡狀態(tài) AC 2 2015 荊門(mén)高一檢測(cè) 一質(zhì)量為0 1kg的小球 以5m s的速度在光滑水平面上勻速運(yùn)動(dòng) 與豎直墻壁碰撞后以原速率反彈 若以彈回的速度方向?yàn)檎较?則小球碰墻過(guò)程中速度的變化和動(dòng)能的變化分別是 A v 10m sB v 0C Ek 1JD Ek 0 解析 速度是矢量 故 v v2 v1 5m s 5m s 10m s 而動(dòng)能是標(biāo)量 初末狀態(tài)的速度大小相等 故動(dòng)能相等 因此 Ek 0 故選A D AD 3 下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體的合外力做功和動(dòng)能 速度變化的關(guān)系 正確的是 A 物體做變速運(yùn)動(dòng) 合外力一定不為零 動(dòng)能一定變化B 若合外力對(duì)物體做功為零 則合外力一定為零C 物體的合外力做功 它的速度大小一定發(fā)生變化D 物體的動(dòng)能不變 所受的合外力必定為零 解析 力是改變物體速度的原因 物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí) 合外力一定不為零 但合外力不為零時(shí) 做功可能為零 動(dòng)能可能不變 A B錯(cuò)誤 物體的合外力做功 它的動(dòng)能一定變化 速度也一定變化 C正確 物體的動(dòng)能不變 所受合外力做功一定為零 但合外力不一定為零 D錯(cuò)誤 C 1 對(duì)動(dòng)能定理的理解 1 表達(dá)式的理解 公式W Ek2 Ek1中W是合外力做功 不是某個(gè)力做功 W可能是正功 也可能是負(fù)功 Ek2 Ek1分別是末動(dòng)能和初動(dòng)能 Ek2可能大于Ek1 也可能小于Ek1 2 因果關(guān)系 合外力對(duì)物體做功是引起物體動(dòng)能變化的原因 合外力做正功時(shí) 動(dòng)能增大 合外力做負(fù)功時(shí) 動(dòng)能減小 3 實(shí)質(zhì) 是功能關(guān)系的一種具體體現(xiàn) 合外力做功是改變物體動(dòng)能的一種途徑 物體動(dòng)能的改變可由合外力做的功來(lái)度量 對(duì)動(dòng)能定理的理解及簡(jiǎn)單應(yīng)用 2 應(yīng)用 1 做變加速運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)的物體常用動(dòng)能定理研究 2 當(dāng)不涉及加速度 時(shí)間的計(jì)算時(shí) 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體也常用動(dòng)能定理研究 3 變力做功 多過(guò)程等問(wèn)題可用動(dòng)能定理分析 計(jì)算 自選例題 啟迪思維 1 一輛汽車(chē)以v1 6m s的速度沿水平路面行駛時(shí) 急剎車(chē)后能滑行s1 3 6m 如果以v2 8m s的速度行駛 在同樣的路面上急剎車(chē)后滑行的距離s2應(yīng)為 A 6 4mB 5 6mC 7 2mD 10 8m 思路點(diǎn)撥 剎車(chē)后汽車(chē)只受摩擦力作用 汽車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 所以可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 也可用動(dòng)能定理求解 A 2 2015 高考新課標(biāo)全國(guó)卷 如圖 一半徑為R 粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置 直徑POQ水平 一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開(kāi)始下落 恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道 質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí) 對(duì)軌道的壓力為4mg g為重力加速度的大小 用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功 則 C D 規(guī)律總結(jié) 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 1 選取研究對(duì)象 通常是單個(gè)物體 明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 2 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析 明確各力做功的情況 求出外力做功的代數(shù)和 3 明確物體在初 末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1 Ek2 4 列出動(dòng)能定理的方程W Ek2 Ek1 結(jié)合其他必要的解題方程 求解并驗(yàn)算 典型問(wèn)題 牛頓第二定律與動(dòng)能定理的比較動(dòng)能定理對(duì)應(yīng)的是一個(gè)過(guò)程 它只涉及物體初 末狀態(tài)的動(dòng)能和整個(gè)過(guò)程中合外力的功 無(wú)需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié) 且涉及的功和能均為標(biāo)量 無(wú)方向性 計(jì)算十分方便 因此用動(dòng)能定理一般比用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解問(wèn)題要簡(jiǎn)便 甚至還能解決它們難以解決的問(wèn)題 范例 如圖所示 一質(zhì)量為2kg的鉛球從離地面2m高處自由下落 陷入沙坑2cm深處 求沙子對(duì)鉛球的平均阻力 g取10m s2 答案 2020N 感悟總結(jié) 1 某問(wèn)題若涉及時(shí)間或過(guò)程的細(xì)節(jié) 要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合法去解決 2 某問(wèn)題若不考慮具體細(xì)節(jié) 狀態(tài)或時(shí)間 一般要用動(dòng)能定理去解決 質(zhì)量是2g的子彈 以300m s的速度射入厚度是5cm的木板 如圖 射穿后的速度是100m s 求子彈射穿木板的過(guò)程中受到的平均阻力是多大 答案 1600N